1.7 涡流现象及其应用 课件(粤教版选修3-2)

图1－7－6
A．2是磁铁，在1中产生涡流 B．1是磁铁，在2中产生涡流 C．该装置的作用使指针能够转动 D．该装置的作用是使指针能很快地稳定 解析：选AD.1在2中转动，1中产生涡流，受到安 培力作用阻碍指针的转动，故A、D正确．
【自主解答】
通入恒定直流时，所产生的磁场不
变，不会产生感应电流，通入变化的电流，所产生 的磁场发生变化，在空间产生感生电场，铁锅是导 体，感生电场在导体内产生涡流，电能转化为内能， 使水温升高；涡流是由变化的磁场在导体内产生的， 所以玻璃杯中的水不会升温． 【答案】 C
变式训练 如图1－ 7－6所示，是电表中的指针和 电磁阻尼器，下列说法中正确的是( )
3．涡流的特点 当电流在金属块内自成闭合回路 (产生涡流 )时，由 于整块金属的电阻很小，涡流往往很强，根据公式 P＝I2R知，热功率的大小与电流的平方成正比,故金 属块的发热功率很大． 4．能量转化 伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能最终在 金属块中转化为内能．如果金属块放在了变化的磁 场中，则磁场能转化为电能最终转化为内能；如果 是金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，则由于 克服安培力做功，金属块的机械能转化为电能，最 终转化为内能．
特别提醒：(1)涡流是整块导体发生的电磁感应现象， 同样遵循法拉第电磁感应定律．
(2) 磁场变化越快 ( 越大 ) ，导体的横截面积 S 越大，
导体材料的电阻率越小，形成的涡流就越大．
即时应用 (即时突破，小试牛刀) 1．如图1－7－2所示，是称为阻尼摆的示意图，在 轻质杆上固定一金属薄片，轻质杆可绕上端O点在 竖直面内转动，一水平有界磁场 垂直于金属薄片所在的平面． 使摆从图中实线位置释放， 摆很快就会停止摆动；若 将摆改成梳齿状，还是从 同一位置释放，则会摆动 较长的时间．试定性分析 其原因．
电磁感应的实际应用
例2
(单选)如图1－7－5所示，
图1－7－5
在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁 锅水和一玻璃杯水．给线圈通入电流，一段时间后， 一个容器中水温升高，则通入的电流与水温升高的 是( ) A．恒定直流、小铁锅 B．恒定直流、玻璃杯 C．变化的电流、小铁锅 D．变化的电流、玻璃杯 【思路点拨】 求解此题应把握以下两点： (1)穿过回路的磁通量变化是产生涡流的必要条件． (2)涡流是在导体内产生的．
思考感悟： 产生感应电流的必要条件是穿过闭合电路的磁通量 发生变化，发生涡流现象时，金属块并没有接入闭 合电路，为什么会产生感应电流？ 提示：金属块虽然没有接入闭合电路，但穿过金属 块的磁通量变化时，金属块自行构成闭合回路，导 体内部等效成许许多多闭合电路，所以能产生感应
电流．
二、电磁灶与涡流加热 1．电磁灶 加热原 (1) 原理：电磁灶采用的是磁场感应涡流的 ____
第七节
涡流现象及其应用
课前自主学案
一、涡流现象 电磁感应 而产生 1．定义：在整块导体内部发生_________ 感应电流 _________的现象称为涡流现象． 变化 的磁场中，金属块内 2 ．产生：把金属块放在 _____ 会产生涡流． 闭合 回路，整块金 3．特点：电流在金属块内形成_____ 属的电阻很小，涡流往往很强，金属块会产生大量 长 ，交变磁场的频率___ 高， 的热量．导体的外周越___ 涡流就越大．
二、电磁阻尼、电磁驱动的比较 1．成因：电磁阻尼是由于导体在磁场中运动而产生 感应电流；电磁驱动则是由于磁场运动引起磁通量 的变化而产生感应电流． 2．效果：电磁阻尼中安培力的方向与导体运动方向 相反，阻碍导体运动；电磁驱动中导体受安培力的 方向与导体运动方向相同，推动导体运动． 3．能量转化：电磁阻尼中克服安培力做功，其他形 式的能转化为电能最终转化为内能；电磁驱动中由 于电磁感应，磁场能转化为电能，通过安培力做功， 电能转化为导体的机械能而对外做功．
铜环进入和穿 穿过环的磁通 ―→ 出磁场过程中 量发生变化
环中有感应 环中电能内能 ―→ 电流产生 能量守恒, 增加，机械能减小
Hale Waihona Puke 【答案】B不管是判定有无感应电流，还是判
【方法总结】
定摆能否上升至原来的高度，其关键是在圆环摆动
的过程中或过程中的某阶段是否有磁通量变化．若 有磁通量变化，则产生感应电流，机械能向电能转 化．
三、涡流制动与涡流探测 1．涡流制动
图1－7－1
(1)实验演示
现象：有一个铝盘，轻轻拨动它，能长时间地绕轴
自由转动．如果在转动时把蹄形磁铁的两极放在铝
盘边缘，但并不与铝盘接触，如图 1 － 7 － 1 所示， 铝盘就能在较短的时间内停止． 分析：铝盘在蹄形磁铁的磁场中转动，会在铝盘中 激起____ ，涡流与磁场相互作用产生一个 涡流 _________ 动态阻尼 力，从而提供制动力矩．
课堂互动讲练
电磁感应(涡流)中的能量守恒
例1
(单选)如图1－7－4所示，
图1－7－4
在 O 点正下方有一个具有理想边界的磁场，铜环在 A 点由静止释放，向右摆至最高点B，不考虑空气阻力，
则下列说法正确的是(
)
A．A与B两点位于同一水平线
B．A点高于B点
C．A点低于B点
D．铜环将做等幅摆动
【精讲精析】
理．
(2)优点：①无明火，没有燃烧生成物污染室内．
②热效高、环保、节能，且集煎、炒等多功能于一
身．
2．感应加热 感应炉 ，涡流热疗系统等 (1)应用：_______ 非接触 式加热，热源和受热物体可 (2)优点：①_______ 快，可以 以不直接接触；②加热效率___ 高 ，速度___ 减小表面氧化现象；③容易控制温度，提高加工 局部 加热；⑤可实现自动化控制； 精度；④可实现_____ ⑥可减少占地、热辐射、噪声和灰尘．
(2)电磁阻尼：当导体在磁场中运动时，感应电流 会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导 体的运动，这种现象称为电磁阻尼． (3)电磁阻尼的应用：电学仪表、电气机车的电磁 制动器等．
2．涡流探测 (1)涡流探测 ①涡流金属探测器：利用探测线圈在金属物中激 起涡流，金属物的等效电阻、电感会反射到探测 线圈中改变线圈中电流大小和相位，从而探知金 属物． ②应用：探测行李包中的枪支、埋于地表的地雷、 金属覆盖膜厚度等． (2)减小涡流危害的途径 增大 铁芯材料的 减小涡流危害有两种途径：一是_____ 电阻率，如使用硅钢材料．二是用互相绝缘的 硅钢片 叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯． _______
图1－7－2
解析：没有开长缝的金属薄片在磁场中摆动时，金 属片内将产生很大的涡流，而金属片在磁场中所受
的安培力总是阻碍金属片的摆动，因此金属片很快
就停下来．如果在金属片上开有多条长缝,就可以把
涡流限制在缝与缝之间的各部分金属片上，较大地
削弱了涡流．阻力随之减小，所以可以摆动多次后
才停止摆动．
答案：见解析
核心要点突破
一、对涡流的理解 1 ．涡流产生的条件：涡流的本质是电磁感应现象 , 涡流产生条件是穿过金属块的磁通量发生变化，并 且金属块本身可自行构成闭合回路．同时因为整个 导体回路的电阻一般很小，所以感应电流很大． 2．可以产生涡流的两种情况 (1)把块状金属放在变化的磁场中． (2)让块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动．